Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

"Элементы": новости науки

Подписаться Бесплатная «Золотая» новостная рассылка Подписчиков 12.995 RSS
←   Сентябрь 2006   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
07.09.2006
13:35:24
16:22:12
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
19.09.2006
12:50:05
13:29:28
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30


За последние 60 дней ни разу не выходила


Сайт рассылки: http://elementy.ru
Открыта: 09-05-2006

Автор
Редакция сайта "Элементы"

Статистика

12.995 подписчиков
-1 за неделю
←   Все выпуски   →

Пирамидальная форма некоторых атомных ядер подтверждена детальными расчетами


«Хронология далекого прошлого»

Хронология далекого прошлого

18 тысяч лет назад...
330 миллионов лет назад...
Откуда берутся эти цифры? Насколько им можно доверять?

Статья доктора биологических наук Александра Маркова открывает на «Элементах» раздел Методология науки

Пирамидальная форма некоторых атомных ядер подтверждена детальными расчетами

18.09.2006

Молекулы в форме пирамидки — явление обыденное. Расчеты показывают, что пирамидальной формой могут обладать и некоторые ядра (изображение с сайта www.physchem.co.za)
Молекулы в форме пирамидки — явление обыденное. Расчеты показывают, что пирамидальной формой могут обладать и некоторые ядра (изображение с сайта www.physchem.co.za)

Вычисления показывают, что некоторые атомные ядра могут иметь вид правильных многогранников со скругленными углами. В частности, получившаяся в вычислениях пирамидальная форма ядра помогает понять одну из загадочных черт изотопа гадолиния-156.

В физике атомов и молекул можно проследить одну интересную тенденцию: молекулы с высокой симметрией часто оказываются более устойчивыми, чем их менее симметричные собратья. Понять это можно так: если с одной стороны молекулы есть связи покрепче, а с другой — послабее, то такая молекула разрушится (хотя бы в одном месте) легче, чем если бы все связи были одинаковой «средней силы». А для этого надо, чтоб молекула была очень симметричной.

Один из самых известных примеров такой ситуации — это фуллерен, каркасная молекула C60. В этой молекуле атомы углерода расположены очень правильным образом, в форме футбольного мяча, и из-за высокой симметрии у нее просто нет «слабых мест». В то же время, аналоги фуллерена, имеющие чуть больше или чуть меньше шестидесяти атомов, обладают более бедным набором симметрий и потому оказываются менее устойчивы.

В последние годы возникло подозрение, что похожий эффект проявляется и в устройстве атомных ядер. Устойчивость тяжелых ядер определяется тем, насколько крепко удерживаются самые слабо связанные нуклоны (протоны и нейтроны), принадлежащие самой внешней оболочке. Если они находятся на разных уровнях энергии — то есть какие-то связаны сильнее, а какие-то слабее, — то такое ядро будет менее устойчивым, чем ядро, в котором все слабо связанные нуклоны оказываются в одинаковых условиях. А добиться такой ситуации можно, если внешней оболочке придать форму правильного многогранника.

Ежи Дудек (J. Dudek) из страсбургского Университета им. Луи Пастера и его коллеги из Франции, Польши и Испании уже длительное время занимаются теоретическим изучением этой идеи. Несколько лет назад в их статье J. Dudek et al., Physical Review Letters 88, 252502 (2002), доступной также как nucl-th/0205059, на основании теоретико-группового анализа было выдвинуто предположение, что тенденция к пирамидальной и октаэдральной форме должна прослеживаться практически у всех ядер (подробности читайте в популярной заметке А может быть, все ядра — тетраэдры?). Правда, конкретных указаний на к! акие-то особенно симметричные ядра в той статье не было.

В недавнем выпуске журнала Physical Review Letters появилась их новая статья J. Dudek et al., Physical Review Letters 97, 072501 (15 August 2006), посвященная поиску ядер экзотической формы. На этот раз авторы разработали специальный вычислительный пакет, позволяющий реалистично моделировать ядра, и провели тщательное изучение нескольких сот ядер для химических элементов с номера 60 (неодим) по номер 76 (осмий) периодической таблицы Менделеева.

Вычисления выявили целую группу ядер, которые просто неспособны быть круглыми. Пытаясь распределить нуклоны внешней оболочки как можно более равномерным способом, ученые замечали, что ядро само стремится либо сплющиться, либо превратиться в пирамидку со скругленными углами. Согласно вычислениям, основное энергетическое состояние этих ядер имеет сплюснутую форму, однако среди возбужденных состояний есть много «пирамидок».

Открытие в атомных ядрах нового типа симметрии интересно и само по себе, но, как выяснилось, вдобавок оно дает ключ к разрешению одной из загадок ядерной физики, связанной с изотопом гадолиния-156.

Как и у всех тяжелых ядер, у этого изотопа есть большое число разнообразных возбужденных состояний. Точно так же, как и возбужденные состояния электронов в атоме, эти ядерные состояния, испустив квант света, могут превратиться в менее возбужденные. Те, в свою очередь, превращаются в еще менее возбужденные и так далее, по цепочке. До определенного момента теоретическое описание этих переходов прекрасно согласуется с опытом, но начиная с некоторого уровня наступает полное несоответствие: распады идут совсем не так, как говорит теория. Объяснения этого странного поведения до сих пор не было.

Необоснованное предположение в этих расчетах, говорят авторы, состояло в том, что ядро всегда, во всех возбужденных состояниях считалось сплюснутым эллипсоидом. Сейчас же выясняется, что многие из них на самом деле являются пирамидками. Оказывается, достаточно учесть этот факт, и наступает прекрасное согласие с опытными данными.

В заключение статьи авторы выражают надежду, что новые, более точные экспериментальные данные по вероятностям переходов возбужденных состояний подтвердят предложенное ими объяснение, а также что их подход позволит «просканировать» всю периодическую таблицу элементов и найти еще более впечатляющие реализации правильных многогранников в ядерной физике.

Игорь Иванов

См. также:
Smallest Pyramids in the Universe, AIP Physics News Update, № 789-1.

Эта новость на «Элементах»
 

Публичные лекции фонда «Династия» на «Элементах»

Лауреат Нобелевской премии по физике 2004 года Дэвид Гросс. «Грядущие революции в фундаментальной физике».

Академик Владимир Игоревич Арнольд. «Сложность конечных последовательностей нулей и единиц и геометрия конечных функциональных пространств» (лекция опубликована в двух вариантах — популярном и математическом).

Дэвид Гросс: «Держу пари, что суперсимметрия будет открыта». Эксклюзивное интервью «Элементам».

Научно-популярная библиотека на «Элементах»

В. Н. Тутубалин и др. Математическое моделирование в экологии: Историко-методологический анализ.

Книга о реальной эффективности применения математических моделей в экологии и других науках, о «колодках мышления» и о чернобыльской катастрофе.

Предыдущие новости

15.09 Метеориты — все-таки осколки астероидов

Всем известно, что метеориты — это осколки астероидов. Однако до недавнего времени полученные с Земли отражательные спектры многих астероидов в ближнем инфракрасном диапазоне значительно отличались от спектров найденных на Земле метеоритов. Исследование ученых, работающих по программе «Хаябуса», объяснило эту разницу и подтвердило устоявшееся мнение.

15.09 Еще раз о пользе кофе

Проходившая с 11 по 15 сентября во французском городе Монпелье 21-я Международная конференция по кофеведению — пожалуй, только так можно перевести название International Conference on Coffee Science — сегодня закончила свою работу. За прошедшие пять дней участники очередной встречи специалистов по кофейным делам заслушали немало сообщений о пользе великого напитка.

14.09 Плутон лишили собственного имени

Бывшей самой далекой планете Солнечной системы — Плутону — присвоили имя, скорее напоминающее телефонный номер небольшого города. Это произошло после двухнедельного томительного ожидания дальнейшей судьбы разжалованной планеты.

14.09 Эволюция на островах идет быстрее

Анализ большого массива палеонтологических данных позволил канадской исследовательнице показать, что обитатели изолированных островов эволюционируют в среднем быстрее, чем их континентальные родичи. Это предполагалось давно, но надежные статистические подтверждения данной закономерности удалось получить впервые.

13.09 Как сделать отличниками афроамериканцев

По мнению психологов из Йельского и Стэнфордского университетов, плохая успеваемость афроамериканских школьников в большой степени обусловлена их низкой самооценкой, навязанной им стереотипным отношением окружающих. Даже небольшое вмешательство, направленное на увеличение самооценки, может сократить разрыв успеваемости между черными и белыми учениками на 40%.

12.09 Если нет кислорода, можно дышать нитратами

Фораминиферы — донные морские одноклеточные организмы, строящие изящные раковинки, — могут, подобно некоторым бактериям, использовать для дыхания вместо кислорода нитраты, восстанавливая их до молекулярного азота. Поскольку фораминиферы — существа многочисленные, их роль в круговороте азота может оказаться весьма существенной.

12.09 «Хаббл» обнаружил то ли перепланету, то ли недозвезду

Все 200 известных на сегодня экзопланет были открыты косвенными способами, поскольку яркий свет центральной звезды «поглощает» свет и без того слабых ее спутников. Однако космическому телескопу «Хаббл» повезло. Он получил прямое изображение самого слабого спутника далекой звезды. Правда, о том, планета это или нет, астрономы спорят до сих пор.

12.09 Молекулярные антираковые механизмы способствуют старению

Ген p16INK4a, защищающий организм млекопитающих от рака, играет весьма важную роль в процессах клеточного старения. Белок, кодируемый этим геном, нарушает цикл клеточного деления и тем самым переводит клетки в состояние одряхления. Результаты экспериментов, подтверждающих этот вывод, опубликованы на сайте журнала Nature.

11.09 Небольшие телескопы способны на многое

В историю астрономии вошло еще одно значимое открытие. У далекой звезды обнаружили планету при помощи скромного телескопа, диаметр объектива которого составляет всего 10 сантиметров! Невероятное по любительским меркам открытие стало возможным благодаря современным цифровым технологиям и автоматизированной наблюдательной сети.
В избранное